CN214486383U - 挥发性有机物的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及VOC尾气处理设备领域，具体地涉及一种挥发性有机物的处理系统。该处理系统包括催化反应器、换热器、加热器和闪蒸单元：催化反应器包括壳体和催化层，催化反应器能够通过催化层对进入腔室的挥发性有机物进行催化处理以得到脱净气，壳体具有原料气入口和脱净气出口；换热器用于将脱净气携带的热量传递至将要进入催化反应器的挥发性有机物；加热器用于将换热器排出的挥发性有机物加热至催化温度；闪蒸单元与换热器的用于排放脱净气的排出口连通并且设置为能够利用脱净气的余热进行闪蒸干燥处理。该处理系统通过设置催化反应器，便于顺利对外部废气口排放的挥发性有机物进行催化反应，解决了挥发性有机物直接排空造成的污染问题。

Description

挥发性有机物的处理系统

技术领域

本实用新型涉及VOC尾气处理设备领域，具体地涉及一种挥发性有机物的处理系统。

背景技术

挥发性有机物(英文名称为Volatile Organic Compounds，缩写为VOCs)是工业废气中的一种，普遍存在于石油炼制、化学化工、工业涂装、包装印刷、油品储运销等各个工业领域。而这些高浓度、大排量的VOCs具有极大危害，具体的：一方面会导致诸如有机气溶胶生成、大气有机酸浓度升高和光化学烟雾等环境问题；另一方面，VOCs大多具有毒性和致癌作用，并伴有恶臭等刺激性气味，严重影响人们的身体健康。

具体来讲，催化剂制造领域产生了大量的挥发性有机物；例如，特种分子筛生产时需要使用模板剂来控制孔结构的生长，而这些模板剂全部为有机模板剂且沸点较低，在升温加热的过程中会以气态形式散发，产生大量含VOCs废气，这股VOCs废气组分复杂，浓度较大，目前还没找到适宜的脱除方法。

因此，如何开发出一种适用于催化剂制造领域的VOCs脱除设备显得尤为必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的催化剂制造领域没有合适的VOCs脱除设备导致的环境污染问题，提供一种挥发性有机物的处理系统，该挥发性有机物的处理系统通过设置催化反应器，以便于顺利对外部废气口排放的挥发性有机物进行催化反应，解决了挥发性有机物直接排放到空气所造成的环境污染问题。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种挥发性有机物的处理系统，包括催化反应器、换热器、加热器和闪蒸单元，其中：所述催化反应器包括具有腔室的壳体和容纳于所述腔室的催化层，所述催化反应器能够通过所述催化层对进入所述腔室的挥发性有机物进行催化处理以得到脱净气，所述壳体具有供所述挥发性有机物进入的原料气入口和供所述脱净气排出的脱净气出口；所述换热器用于将所述脱净气携带的热量传递至将要进入所述催化反应器的挥发性有机物；所述加热器用于将所述换热器排出的所述挥发性有机物加热至催化温度；所述闪蒸单元与所述换热器(5)的用于排放所述脱净气的排出口连通并且设置为能够利用所述脱净气的余热进行闪蒸干燥处理。

可选的，所述催化层包括贵金属催化剂。

可选的，所述催化层水平放置，所述原料气入口和所述脱净气出口分别设置在所述壳体的顶部和底部。

可选的，包括补风器，所述补风器与所述催化反应器的原料气入口连通并且能够向所述催化反应器供给常温空气。

可选的，包括监测仪，所述监测仪与所述催化反应器的脱净气出口连通并且能够监测所述脱净气中的所述挥发性有机物的残余浓度。

可选的，包括控制单元，其中：

所述控制单元设置为能够根据所述监测仪的监测结果启动所述补风器，以降低流入所述催化反应器中的所述有机挥发气体的浓度；和/或

所述催化反应器包括能够测量所述催化反应器的温度的温度传感器，所述控制单元设置为能够根据所述温度传感器的测量结果控制所述补风器运行。

可选的，所述闪蒸单元包括闪蒸干燥机和加热机，所述加热机设置在所述闪蒸干燥机和所述换热器的排出口之间并且能够对所述换热器排出的所述脱净气进行加热处理，所述闪蒸干燥机设置为能够以加热后的所述脱净气作为热源进行闪蒸干燥处理。

可选的，包括送料装置，所述送料装置分别与外部废气口和所述换热器用于引入所述挥发性有机物的进气口连通并且能够促使所述挥发性有机物从所述外部废气口流入所述换热器。

可选的，所述送料装置为鼓风机。

通过上述技术方案，本实用新型提供了一种挥发性有机物的处理系统，该挥发性有机物的处理系统通过设置催化反应器，以便于顺利对排放出来的挥发性有机物(例如，通过催化剂生产设备的排放口排出)进行催化反应，解决了挥发性有机物直接排放到空气所造成的环境污染问题；而且，还设置换热器，使得挥发性有机物能够吸收来自脱净气的热量，高效利用了脱净气携带的热量，减少了加热器的运行负荷，降低了挥发性有机物的脱除成本。同时，上述的挥发性有机物的处理系统还能充分利用现场的工艺条件，将经过换热的脱净气用于物料闪蒸干燥过程，减少闪蒸干燥加热器的运行功率，减少生产能耗，并且可将脱净气的热量全部回收，大幅降低VOC催化燃烧装置运行费用。

附图说明

图1是本实用新型提供了一种挥发性有机物的处理系统的结构示意图。

附图标记说明

1、送料装置；2、补风器；3、加热器；4、催化反应器；5、换热器；6、监测仪；7、排放管线；8、加热机；9、闪蒸干燥机；10、放空支管；11、放空管线；12、引入空气管线；a、原料气入口；b、脱净气出口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型提供了一种挥发性有机物的处理系统，如图1所示，包括催化反应器4、换热器5、加热器3和闪蒸单元，其中：所述催化反应器4包括具有腔室的壳体和容纳于所述腔室的催化层，所述催化反应器4能够通过所述催化层对进入所述腔室的挥发性有机物进行催化处理以得到脱净气，所述壳体具有供所述挥发性有机物进入的原料气入口a和供所述脱净气排出的脱净气出口b；所述换热器5用于将所述脱净气携带的热量传递至将要进入所述催化反应器4的挥发性有机物；所述加热器3用于将所述换热器5排出的所述挥发性有机物加热至催化温度；所述闪蒸单元与所述换热器5的用于排放所述脱净气的排出口连通并且设置为能够利用所述脱净气的余热进行闪蒸干燥处理。其中，加热器3可以采用各种方式，例如，加热器3可以设置为催化反应器4的腔室内，还可以设置在催化反应器4的腔室外并且位于换热器和壳体的原料气入口a连通；进一步的，加热器3可以为以天然气、液化气等为燃料的气体燃烧加热器或者以电为能源的高效电加热器。另外，催化温度指的是，挥发性有机物通过催化层进行催化处理的温度，一般而言，催化温度高于室温，需要通过加热器3作为单一加热设备来加热挥发性有机物，本申请中的处理系统通过设置换热器5，能够有效吸收脱净气携带的热量来初步提高挥发性有机物的温度，以辅助加热器3来加热挥发性有机物，减少了加热器3的运行负荷，降低了加热成本。

通过上述技术方案，本实用新型提供了一种挥发性有机物的处理系统，该挥发性有机物的处理系统通过设置催化反应器4，以便于顺利对排放出来的挥发性有机物(例如，通过催化剂生产设备的排放口排出)进行催化反应，解决了挥发性有机物直接排放到空气所造成的环境污染问题；而且，还设置换热器5，使得挥发性有机物能够吸收来自脱净气的热量，高效利用了脱净气携带的热量，减少了加热器3的运行负荷，降低了挥发性有机物的脱除成本；还能通过调节加热器3的加热功率，使得挥发性有机物加热至不同的合适温度以匹配催化反应器4中的不同催化剂的催化温度，扩大了催化反应器4中的不同催化剂的选用范围；在此基础上，还能将挥发性有机物处理后的尾气热量回收至闪蒸单元，便于有效地利用脱净气的余热，减少了整个催化剂生产系统的能耗(其中，挥发性有机物可以为催化剂生产系统生产催化剂产品时产生的副产物，闪蒸单元可以用于对催化剂产品进行闪蒸处理)，更为节能环保，效率更高。

进一步的，所述催化层包括贵金属催化剂，提高了挥发性有机物的脱除效率，降低了催化反应器4排出的脱净气中的挥发性有机物的残余浓度，防止环境污染。其中，贵金属催化剂可以为各种形式，只要能够催化挥发性有机物(例如，烷烃类气体等)发生催化氧化反应以得到水和二氧化碳组成的脱净气，例如，含Pb或者Pd等贵金属的催化剂，具体的，可以为蜂窝陶瓷负载贵金属的整体式催化剂。根据本实用新型中的一些具体实施例，贵金属催化剂的催化温度可以为300℃-400℃为例，经过换热器5的换热处理，所述脱净气从400℃-500℃降温至200℃-250℃，挥发性有机物从25℃-40℃升温至150℃-220℃，随后，150℃-220℃的挥发性有机物在加热器3的加热作用下继续升温至300℃-400℃的催化温度，最后，300℃-400℃的挥发性有机物在催化反应器4中进行剧烈的催化氧化反应，伴随有大量的反应热释放，得到吸收这部分反应热的400℃-500℃脱净气，以便于通过换热器5对25℃-40℃的挥发性有机物传递热量。值得一提的是，换热器5可以为各种形式的气-气换热设备，例如，管式换热器、壳式换热器或者板式换热器；优选地，为板式换热器；进一步优选的，换热器5可以优先选用换热效率不小于50％的高效换热器。

进一步的，所述催化层水平放置，所述原料气入口a和所述脱净气出口b分别设置在所述壳体的顶部和底部，保证了挥发性有机物与催化层能够接触，提高了挥发性有机物的脱除效率。其中，催化层可以包括水平设置的双层夹板，夹板具有气流孔以允许挥发性有机物的气流流过，贵金属催化剂设置在双层夹板之间，以便于催化挥发性有机物。此外，壳体可以设置为各种形状，例如，可以采用耐温≥700℃、耐酸碱腐蚀的任何材质(例如，不锈钢等)，可以设置为圆柱体或者是立方体等，则所述原料气入口a和所述脱净气出口b均设置在壳体的中心轴线上。

当本申请提供的处理系统需要停运时，可以通过其他设备(例如，补风器2)吹扫催化反应器4内残余的挥发性有机物，以彻底清除催化反应器4中的挥发性有机物。具体的，处理系统包括补风器2，所述补风器2与所述催化反应器4的原料气入口a连通并且能够向所述催化反应器4供给常温空气。其中，补风器2可以为各种普通鼓风机。

进一步的，本申请提供的处理系统包括监测仪6，所述监测仪6与所述催化反应器4的脱净气出口b连通并且能够监测所述脱净气中的所述挥发性有机物的残余浓度，有利于监测排放的脱净气是否符合排放标准，实现了处理系统的安全排放。此外，在处理系统停运时，为了能够清除换热器中的剩余挥发性有机物，补风器2与换热器5用于引入所述挥发性有机物的进气口连通；进一步的，鉴于催化反应器4的脱净气出口b排出脱净气，无需额外去清除残余的挥发性有机物，处理系统还包括放空支路10，放空支路10分别与催化反应器4的脱净气出口b和监测仪6连通，结构更为简单；值得一提的是，放空支路10设置有开关阀(在图1中有显示)，以便于控制放空支路10的通断。其中，监测仪6可以为各种形式，只要能够准确监测非甲烷总烃浓度即可，例如，可以为光离子检测器、质谱检测器、色谱检测器等任何形式的挥发性有机气体高灵敏检测仪器；优选地，为光离子检测器或者色谱检测器。

一般而言，以催化剂生产设备的排放口排出挥发性有机物为例，只要催化剂生产设备正常运行，则排放的挥发性有机物保持在一个较为稳定状态，例如，温度和浓度均比较稳定。但是，当催化剂生产设备运行不稳定或者出现故障时，则会直接影响排放的挥发性有机物的浓度过高，致使催化反应器4中的贵金属催化剂的催化效率满足不了浓度过高的挥发性有机物，造成催化反应器4排出的脱净气中的挥发性有机物的残余浓度过高(例如，残余浓度高于国家规定的排放标准)，环境污染严重。为了解决挥发性有机物的浓度过高的问题，处理系统包括控制单元，其中：所述控制单元设置为能够根据所述监测仪6的监测结果启动所述补风器2，以降低流入所述催化反应器4中的所述有机挥发气体的浓度。

进一步的，所述催化反应器4包括能够测量所述催化反应器4的温度的温度传感器，所述控制单元设置为能够根据所述温度传感器的测量结果控制所述补风器2运行，防止催化反应器4内的温度过高(例如，600℃以上，远高于300℃-400℃的催化温度)，便于通过常温空气对催化反应器及时进行降温处理，解决了催化反应器4中的贵金属催化剂因温度过高而失活的问题，保障了催化反应器4的安全运行。

进一步的，所述闪蒸单元包括闪蒸干燥机9和加热机8，所述加热机8设置在所述闪蒸干燥机9和所述换热器5的排出口之间并且能够对所述换热器5排出的所述脱净气进行加热处理，所述闪蒸干燥机9设置为能够以加热后的所述脱净气作为热源进行闪蒸干燥处理，通过调节加热机8的加热功率，满足了闪蒸干燥机9中的不同湿度的湿物料的使用需求。其中，闪蒸干燥机9可以为本领域内的各种常规设备，在此不再赘述。通常，闪蒸干燥机9通过采用经引入空气管线12引入的常温空气作为单一气源通过加热机8进行加热处理(例如，加热到300℃-400℃)，本申请中的处理系统通过将换热器排出的200℃-250℃脱净气引入闪蒸干燥机9，使得闪蒸干燥机9能够将200℃-250℃脱净气和常温空气以共同作为干燥气源(在干燥热源中，脱净气和常温空气的体积比为0-6)，便于对闪蒸干燥机9的湿物料(例如，经过水洗处理的催化剂产品)进行闪蒸干燥处理，降低了加热机8的运行负荷，便于全部回收脱净气携带的热量，实现了处理系统中所产生热量的高效利用，大幅度提高了处理系统的热量回收率(经试验得到，热量回收率高于95％)，成本低。此外，处理系统还包括分别与监测仪和闪蒸单元连通的放空管线11，当闪蒸单元停运时，催化反应器4中的脱净气可以经由放空管线11排出，结构更为简单。另外，加热机8可以为以天然气、液化气等为燃料的气体燃烧加热器或者以电为能源的高效电加热器。

进一步的，包括送料装置1，所述送料装置1分别与外部的排放口和所述换热器5用于引入所述挥发性有机物的进气口连通并且能够促使所述挥发性有机物从所述排放口流入所述换热器5。

优选地，所述送料装置1为鼓风机，便于对挥发性有机物进行增压输送，有利于挥发性有机物克服管线和催化层的阻力在催化反应器中顺利流通，便宜易得，成本低。具体的，送料装置1可以为排出压力不低于7kpa的罗茨风机、离心风机等任何形式的高压鼓风机；优选地，为磁力鼓风机。为了保证较好的反应效果，送料装置1促使挥发性有机物在催化反应器中的气体流速为5000h^-1～30000h^-1(优选地，5000h^-1～15000h^-1)。此外，挥发性有机物还可以预先经过脱除粉尘和水汽的初步处理后，再由送料装置1送入到换热器中。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种挥发性有机物的处理系统，其特征在于，包括催化反应器(4)、换热器(5)、加热器(3)和闪蒸单元，其中：

所述催化反应器(4)包括具有腔室的壳体和容纳于所述腔室的催化层，所述催化反应器(4)能够通过所述催化层对进入所述腔室的挥发性有机物进行催化处理以得到脱净气，所述壳体具有供所述挥发性有机物进入的原料气入口(a)和供所述脱净气排出的脱净气出口(b)；

所述换热器(5)用于将所述脱净气携带的热量传递至将要进入所述催化反应器(4)的挥发性有机物；

所述加热器(3)用于将所述换热器(5)排出的所述挥发性有机物加热至催化温度；

所述闪蒸单元与所述换热器(5)的用于排放所述脱净气的排出口连通并且设置为能够利用所述脱净气的余热进行闪蒸干燥处理。

2.根据权利要求1所述的挥发性有机物的处理系统，其特征在于，所述催化层为贵金属催化剂。

3.根据权利要求1所述的挥发性有机物的处理系统，其特征在于，所述催化层水平放置，所述原料气入口(a)和所述脱净气出口(b)分别设置在所述壳体的顶部和底部。

4.根据权利要求1所述的挥发性有机物的处理系统，其特征在于，包括补风器(2)，所述补风器(2)与所述催化反应器(4)的原料气入口(a)连通并且能够向所述催化反应器(4)供给常温空气。

5.根据权利要求4所述的挥发性有机物的处理系统，其特征在于，包括监测仪(6)，所述监测仪(6)与所述催化反应器(4)的脱净气出口(b)连通并且能够监测所述脱净气中的所述挥发性有机物的残余浓度。

6.根据权利要求5所述的挥发性有机物的处理系统，其特征在于，包括控制单元，其中：

所述控制单元设置为能够根据所述监测仪(6)的监测结果启动所述补风器(2)，以降低流入所述催化反应器(4)中的所述挥发性有机物的浓度；和/或

所述催化反应器(4)包括能够测量所述催化反应器(4)的温度的温度传感器，所述控制单元设置为能够根据所述温度传感器的测量结果控制所述补风器(2)运行。

7.根据权利要求1所述的挥发性有机物的处理系统，其特征在于，所述闪蒸单元包括闪蒸干燥机(9)和加热机(8)，所述加热机(8)设置在所述闪蒸干燥机(9)和所述换热器(5)的排出口之间并且能够对所述换热器(5)排出的所述脱净气进行加热处理，所述闪蒸干燥机(9)设置为能够以加热后的所述脱净气作为热源进行闪蒸干燥处理。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的挥发性有机物的处理系统，其特征在于，包括送料装置(1)，所述送料装置(1)分别与外部的排放口和所述换热器(5)用于引入所述挥发性有机物的进气口连通并且能够促使所述挥发性有机物从所述排放口流入所述换热器(5)。

9.根据权利要求8所述的挥发性有机物的处理系统，其特征在于，所述送料装置(1)为鼓风机。

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